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Otimização de um Sistema de Energia Híbrido
Fotovoltaico/Diesel de uma microrrede com Foco em
Confiabilidade
Code: 12.008
Kamila Peres Rocha, Leonardo Willer Oliveira, Janaína Gonçalves de Oliveira
Universidade Federal de Juíz de Fora
12/11/2017 1
• Avaliar os aspectos econômicos de implementação de um Sistema de
energia híbrido Fotovoltaico/Diesel;
• Utilização de valores de Mercado dos componentes da microrrede;
• Foco em confiabilidade do Sistema;
• Análise de emissão de gases emitidos pela queima de combustível do
gerador à diesel;
Objetivos
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Sistema Proposto
Introdução
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Painel Fotovoltaico
Conversor
Rede CC
Inversor
Rede CA
Carga
Gerador à Diesel
Figura 1: Sistema Híbrido PV/Diesel
• Curvas de carga utilizadas no projeto proveniente do Sistema de 8
barras.
Introdução
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Figura 2: Sistema Teste de 8 barras
Figura 3: Demanda dos pontos de Carga
• Modelagem dos elementos do Sistema considerando apectos técnicos
e econômicos;
• Desenvolvimento de estratégia de otimização utilizando o método de
pontos interiores;
• Utilização do software Matlab®;
• Cálculo do projeto para 25 anos, baseado na vida útil do arranjo
fotovoltaico;
Metodologia
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A estratégia de operação é dada por:
• Se 𝑃𝑃𝑉(𝑡) ≥𝑃𝑐(𝑡)
η𝑖𝑛𝑣, então a carga é completamente suprida;
• Se 𝑃𝑃𝑉(𝑡) <𝑃𝑐(𝑡)
η𝑖𝑛𝑣, então a carga remanescente é suprida pelo gerador à
diesel. A saída de potência do gerador à diesel é determinada por:
𝑃𝑔𝑑 = 𝑃𝑐 𝑡 − η𝑖𝑛𝑣 × 𝑃𝑃𝑉 𝑡 − 𝑃𝑔𝑑𝑛
• Se 𝑃𝑔𝑑(𝑡) > 𝑃𝑔𝑑𝑛, então o gerador à diesel não será capaz de fornecer
energia à carga e haverá corte de carga cujo valor é definido por:
𝐿𝑂𝐿 = 𝑃𝑐 𝑡 − η𝑖𝑛𝑣 × 𝑃𝑃𝑉 𝑡 − 𝑃𝑔𝑑𝑛
Metodologia
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O valor total de custo do projeto do Sistema híbrido representa a função
objetivo do problema proposto.
Min. 𝐶𝐿𝑇 𝐴𝑃𝑉, 𝑃𝑔𝑑𝑛 = 𝐶𝑇𝑃𝑉 + 𝐶𝑇𝑖𝑛𝑣 + 𝐶𝑇𝑔𝑑
S.a.:
0 ≤ 𝐴𝑃𝑉 ≤ 𝐴𝑃𝑉,𝑚𝑎𝑥
0 ≤ 𝑃𝑔𝑑𝑛 ≤ 𝑃𝑔𝑑𝑛,𝑚𝑎𝑥
𝐿𝑂𝐿𝑃 ≤ 𝐿𝑂𝐿𝑃 ∗
Metodologia
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• Valores obtidos na estratégia de otimização para a carga residencial da
barra 2.
Resultados Experimentais
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Tabela 1: Resultado Otimizado Barra 2
• O Sistema proposto é uma estratégia que visa a redução de impactos
ambientais uma vez que a prioridade é a geração de energia pelo
painel fotovoltaico. A Tabela 2 mostra a quantidade de gases emitidos
no sistema híbrido com probabilidade de perda de carga menor que
0,01 em comparação com Sistema composto somente pelo gerador à
diesel.
Resultados Experimentais
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Gases Emitidos (t/ano)
Barra Tipo de
Sistema CO HC NOx MP
2
Sistema
PV/ Diesel
285,51 12,450 268,210 2,148
Sistema
Diesel
433,170 18,900 406,920 2,159
Tabela 2: Comparativo - emissão de gases
Desenvolvimento de estratégia de otimização Multicenário e Multiobjetivo:
Multiobjetivo:
• Confiabilidade;
• Redução da emissão de gases;
• Maximização de renováveis;
Multicenários:
• Modo de operação ilhada;
• Conectada à rede de energia elétrica;
• Mudança no algoritmo para realização de multiobjetivos e mudança
dos dados de entrada;
• Acrescentar outros componentes à microrrede;
• Análise de viabilidade para concessionária e cliente de acordo com
taxas e normas vigentes;
Discussões
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• Técnica se mostrou eficiente para o dimensionamento ótimo da
microrrede, considerando:
• Aspectos econômicos;
• Impacto ambiental;
• Para projetos futuros: Discretização das variáveis da função objetivo
com intuito de tornar o projeto mais próximo do real.
Email: [email protected]
Conclusões
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